一文读懂SDRAM的电源系统及拓扑结构

任何一个领域的深入发展，想有所收获，都需要熟悉其中更多的套路。电路系统的设计调试也不例外，大体包括几个大的部分：电源供电以及时序的控制；时钟是否工作；复位信号是否正确给出；再有就是一些外围的接口以及GPIO的控制等等。只有熟悉了这一个个的模块，才能让系统正常的转起来。

研究SDRAM也是一样，首先看看电源系统部分。
DDR的电源
主电源VDD和VDDQ，主电源的要求是VDDQ=VDD，VDDQ是给IO buffer供电的电源，VDD是给但是一般的使用中都是把VDDQ和VDD合成一个电源使用。
参考电源Vref，参考电源Vref要求跟随VDDQ，并且Vref=VDDQ/2，所以可以使用电源芯片提供，也可以采用电阻分压的方式得到。
用于匹配的电压VTT(Tracking Termination Voltage)
VTT为匹配电阻上拉到的电源，VTT=VDDQ/2。DDR的设计中，根据拓扑结构的不同，有的设计使用不到VTT，如控制器带的DDR器件比较少的情况下。如果使用VTT，则VTT的电流要求是比较大的，所以需要走线使用铜皮铺过去。并且VTT要求电源既可以吸电流，又可以灌电流才可以。一般情况下可以使用专门为DDR设计的产生VTT的电源芯片来满足要求。
而且，每个拉到VTT的电阻旁一般放一个10Nf~100nF的电容，整个VTT电路上需要有uF级大电容进行储能。

在华为的参考设计中，在使用DDR颗粒的情况下，已经基本全部不使用VTT电源，全部采用电阻上下拉的戴维南匹配，只有在使用内存条的情况下才使用VTT电源。
DDR的拓扑结构
首先要确定DDR的拓补结构，一句话，DDR1/2采用星形结构，DDR3采用菊花链结构。
拓补结构只影响地址线的走线方式，不影响数据线。以下是示意图。

星形拓扑

菊花链拓扑结构
星形拓补就是地址线走到两片DDR中间再向两片DDR分别走线，菊花链就是用地址线把两片DDR“串起来”。



上面的PCB电路能够清晰地说明实际电路中对应的拓扑结构。
总结：
SDRAM（同步动态随机存取存储器）作为一种计算机内存类型，具有特定的电源系统要求。以下是关于SDRAM电源系统的一些基本信息：
主电源是为SDRAM提供电压的电源，通常为VDD和VDDQ。VDD是给SDRAM的控制逻辑和存储单元供电的电源，而VDDQ则是给SDRAM的IO buffer供电的电源。在一般的使用中，VDDQ和VDD合成一个电源使用。主电源的要求是VDDQ=VDD。
参考电源是用于为SDRAM提供一个稳定的参考电压。参考电压的稳定性对于SDRAM的正常工作至关重要。参考电源通常是一个内部基准电压源，其电压值可以通过外部电阻进行调整。
电压要求：SDRAM内存模块通常需要特定的电压供应以正常工作。不同类型的SDRAM（如DDR3、DDR4等）可能有不同的电压要求。例如，DDR3内存通常使用1.5V电压，而DDR4内存则使用更低的1.2V电压。确保选择正确电压的内存模块，以避免损坏和不稳定性。
电源管理：许多现代SDRAM内存模块支持电源管理功能，允许系统在空闲或低负载状态下降低内存模块的电源消耗。这可以通过进入休眠状态、减少电压等方式实现。这些功能有助于节能和延长硬件寿命。
电源噪音：在供电过程中，电源可能会引入一些电磁干扰或噪音，可能会影响内存模块的性能。因此，一些高性能计算机系统可能需要特殊的电源过滤和噪音抑制措施，以确保内存模块的稳定性和可靠性。
稳定供电：SDRAM内存模块对稳定的电源供应非常敏感。不稳定的电压或电流可能会导致数据损坏、系统崩溃或其他不良后果。因此，确保系统的电源供应稳定是保证内存模块正常工作的关键。
审核编辑 黄宇